高教社2023宋涛28 《电工基础》教学方案 电路的暂态分析 RC串联电路的全响应.docx

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1、电工基础教学方案授课时间授课班级上课地点教学项目(任务)名称RC串联电路的全响应课时数2教学内容主要知识点RC电路全响应的概念；RC电路全响应过程的定量分析重点、难点理解RC全响应电路特点；理解RC电路全响应曲线教学目标专业能力使学生掌握RC电路全响应基本概念、分析电路全响应方法能力掌握RC电路全响应的分析方法社会能力团队协作能力，分析并解决问题的能力学生情况分析授课对象一般为电子信息工程技术专业普专大一新生教学环境要求教室、实训室教学方法教学做一体化教学手段多媒体演示结合实物展示，学生实训教学过程设计教学步骤教学内容学生活动时间分配(min)教师:序号：28任务描述与课程导入在上两节中分别研

2、究了一阶RC电路的零输入响应和零状态响应，电路要么只有外激励源的作用，要么只存在非零的初始状态，分析过程相对简单。本知识点将讨论既有非零初始状态，又有外激励源共同作用的一阶RC电路的响应,称为一阶RC电路的全响应。跟随教师的思路认真听讲，回顾已学内容5电路中只有一个储能元件，即含有一个独立的电容元件或一个独立的电感元件，其它部分由电阻和独立电源构成，所列的方程是阶常系数方程，我们把这种可用一-阶微分方程描述的电路叫做一阶动态电路，而称储能元件电容器和电感器为动态元件。S旦I1+()qC二-i二UC图4-4-1一阶RC电路全响应如果电路中的动态元件原先己经储能，如图4-4-1电容已充电，其两端电

3、压为Uc二O时将开关S合上，过渡过程分析起来是不是就很复杂了呢？又该如何进行分析？这就是我们这一节所要讨论的全响应。电路如图4-3T所示，将开关S闭合前，电容己经充电且电容电压C(OD=Uo,在t=0时将开关S闭合，直流电压源Us作用于一阶RC电路。根据KV1,此时电路方程可表示为：跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题35RC+uc=Us(4-4-1)根据换路定则，可知方程(4-4-1)的初始条件为wc(0+)=Mc(0.)=(o令方程(4-4-1)的通解为uc=UCM*与一阶RC电路的零状态响应类似，取换路后的稳定状态为方程的特解，则UC=US同样令方程(4-4-1)对应的齐次微分方程的通

4、解为=C其中汇=RC为电路的时间常数，所以有UC=Us+Aer知识准备知识准备将初始条件与通解代入原方程，得到积分常数为A=U1US所以电容电压最终可表示为tue=Us+(Uo-Us)er(4-4-2)电容充电电流为j=c1=u.1a)IdrRe这就是一阶RC电路的全响应。图4-4-2分别描述了UO均大于零时，在U,Uo,5=0、UsUO三种情况下uc与，的波形。Us_Jic1(a)r,usu0(b)图4-4-2c,i的波形图跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题35RC电路全响应分析将式（4-4-2）重新调整后，得r，Uc=UOCr+Us（1-Cr）从上式可以看出，右端第一项正是电路的零输入

5、响应，第二项则是电路的零状态响应。显然，RC电路的全响应是零输入响应与零状态响应的叠加，即全响应二零输入响应+零状态响应研究表明，线性电路的叠加定理不仅适用于RC电路，在RC电路的分析过程中同样适用，同时，对于n阶电路也可应用叠加定理进行分析。进一步分析式（4-4-2）可以看出右端第一项是电路微分方程的特解，其变化规律与电路外加激励源相同，因此被称之为为强制分量；式（4-4-2）右端第二项对应于微分方程的通解，其变化规律与外加激励源无关，仅由电路参数决定，称之为自由分量。所以，全响应又可表示为强制分量与自由分量的叠加，即全响应=强制分量+自由分量从另一个角度来看，式（4-4-2）中有一部分随时

6、间推移呈指数衰减，而另一部分不衰减。显然，衰减分量在8时趋于零，最后只剩下不衰减的部分，所以将衰减分量称为暂态分量，不衰减的部分称为稳态分量，即全响应=稳态分量+暂态分量跟随教师的思路认真听讲，并积极回答问题20教学步骤教学内容学生活动时间分配作业在看懂例题，深刻理解RC电路全响应基础上，选做习题库中跟RC电路全响应有关习题教学参考资料、网站电路分析基础赵伟光北京：清华大学出版社教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面分析）学生们基础有差别，注意个别指导，注重培养学生学习的兴趣，多与学生互动，需要加强培养学生理论联系实际和解决实际问题的综合应用能力。（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）